MYSQL的全局锁、表锁、行锁——全局锁和表锁:给表加个字段怎么有这么多阻碍?

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目录

全局锁

1、如何加全局锁和全局锁的使用场景

2、备份为什么要加锁?

3、官方自带mysqldump(–single-transaction )确保拿到一致性视图

4、为什么还需要FTWRL?

5、为什么不使用readonly使全局库只读?

表级锁

1、表锁

2、元数据锁MDL

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3、如何安全地给小表加字段?


根据加锁的范围,MySQL 里面的锁大致可以分成全局锁、表级锁和行锁三类

全局锁

1、如何加全局锁和全局锁的使用场景

全局锁就是对整个数据库实例加锁。MySQL 提供了一个加全局读锁的方法,命令是 Flush tables with read lock (FTWRL)【注:可以用 unlock tables 主动释放锁,也可以在客户端断开的时候自动释放】

全局锁的典型使用场景是,做全库逻辑备份。也就是把整库每个表都 select 出来存成文本。

注意,在备份过程中整个库完全处于只读状态。

2、备份为什么要加锁?

细想一下,备份为什么要加锁呢?我们来看一下不加锁会有什么问题。

假设你现在要维护“极客时间”的购买系统,关注的是用户账户余额表和用户课程表。现在发起一个逻辑备份。假设备份期间,有一个用户,他购买了一门课程,业务逻辑里就要扣掉他的余额,然后往已购课程里面加上一门课

以看到,这个备份结果里,用户 A 的数据状态是“账户余额没扣,但是用户课程表里面已经多了一门课”。如果后面用这个备份来恢复数据的话,用户 A 就发现,自己赚了。

也就是说,不加锁的话,备份系统备份的得到的库不是一个逻辑时间点,这个视图是逻辑不一致的

3、官方自带mysqldump(–single-transaction 确保拿到一致性视图

其实是有一个方法能够拿到一致性视图的,就是在可重复读隔离级别下开启一个事务

官方自带的逻辑备份工具是 mysqldump。当 mysqldump 使用参数–single-transaction 的时候,导数据之前就会启动一个事务,来确保拿到一致性视图。而由于 MVCC (多版本并发控制)的支持,这个过程中数据是可以正常更新的。

4、为什么还需要FTWRL?

一致性读是好,但前提是引擎要支持这个隔离级别。比如,对于 MyISAM 这种不支持事务的引擎,如果备份过程中有更新,总是只能取到最新的数据,那么就破坏了备份的一致性。这时,我们就需要使用 FTWRL 命令了。

所以,single-transaction 方法只适用于所有的表使用事务引擎的库。如果有的表使用了不支持事务的引擎,那么备份就只能通过 FTWRL 方法。这往往是 DBA 要求业务开发人员使用 InnoDB 替代 MyISAM 的原因之一。、

对于全部是 InnoDB 引擎的库,我建议你选择使用–single-transaction 参数,对应用会更友好。

5、为什么不使用readonly使全局库只读?

业务的更新不只是增删改数据(DML),还有可能是加字段等修改表结构的操作(DDL)。不论是哪种方法,一个库被全局锁上以后,你要对里面任何一个表做加字段操作,都是会被锁住的。

表级锁

MySQL 里面表级别的锁有两种:一种是表锁,一种是元数据锁(meta data lock,MDL)。

1、表锁

表锁的语法是 lock tables … read/writelock tables 语法除了会限制别的线程的读写外,也限定了本线程接下来的操作对象

举个例子, 如果在某个线程 A 中执行 lock tables t1 read, t2 write; 这个语句,则其他线程写 t1、读写 t2 的语句都会被阻塞。同时,线程 A 在执行 unlock tables 之前,也只能执行读 t1、读写 t2 的操作。连写 t1 都不允许,自然也不能访问其他表。

2、元数据锁MDL

【MDL 不需要显式使用,在访问一个表的时候会被自动加上】

当对一个表做增删改查操作的时候,加 MDL 读锁;当要对表做结构变更操作的时候,加 MDL 写锁。

下面这个例子,我经常看到有人掉到这个坑里:给一个小表加个字段,导致整个库挂了

(1)session A 先启动,这时候会对表 t 加一个 MDL 读锁。由于 session B 需要的也是 MDL 读锁,因此可以正常执行。

(2)之后 session C 会被 blocked,是因为 session A 的 MDL 读锁还没有释放,而 session C 需要 MDL 写锁,因此只能被阻塞。

(3)如果只有 session C 自己被阻塞还没什么关系,但是之后所有要在表 t 上新申请 MDL 读锁的请求也会被 session C 阻塞。前面我们说了,所有对表的增删改查操作都需要先申请 MDL 读锁,就都被锁住,等于这个表现在完全不可读写了。

注意:事务中的 MDL 锁,在语句执行开始时申请,但是语句结束后并不会马上释放,而会等到整个事务提交后再释放

3、如何安全地给小表加字段?

首先我们要解决长事务,事务不提交,就会一直占着 MDL 锁。在 MySQL 的 information_schema 库的 innodb_trx 表中,你可以查到当前执行中的事务。如果你要做 DDL 变更的表刚好有长事务在执行,要考虑先暂停 DDL,或者 kill 掉这个长事务。

但考虑一下这个场景。如果你要变更的表是一个热点表,虽然数据量不大,但是上面的请求很频繁,而你不得不加个字段,你该怎么做呢?

这时候 kill 可能未必管用,因为新的请求马上就来了。比较理想的机制是, alter table 语句里面设定等待时间,如果在这个指定的等待时间里面能够拿到 MDL 写锁最好,拿不到也不要阻塞后面的业务语句,先放弃。之后开发人员或者 DBA 再通过重试命令重复这个过程

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思考:

备份一般都会在备库上执行,你在用–single-transaction 方法做逻辑备份的过程中,如果主库上的一个小表做了一个 DDL,比如给一个表上加了一列。这时候,从备库上会看到什么现象呢?

假设这个 DDL 是针对表 t1 的, 这里我把备份过程中几个关键的语句列出来:

Q1:SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
Q2:START TRANSACTION  WITH CONSISTENT SNAPSHOT;
/* other tables */
Q3:SAVEPOINT sp;
/* 时刻 1 */
Q4:show create table `t1`;
/* 时刻 2 */
Q5:SELECT * FROM `t1`;
/* 时刻 3 */
Q6:ROLLBACK TO SAVEPOINT sp;
/* 时刻 4 */
/* other tables */

在备份开始的时候,为了确保 RR(可重复读)隔离级别,再设置一次 RR 隔离级别 (Q1);

启动事务,这里用 WITH CONSISTENT SNAPSHOT 确保这个语句执行完就可以得到一个一致性视图(Q2);

设置一个保存点,这个很重要(Q3);

show create 是为了拿到表结构 (Q4),然后正式导数据 (Q5),回滚到 SAVEPOINT sp,在这里的作用是释放 t1 的 MDL 锁 (Q6)。

DDL 从主库传过来的时间按照效果不同,我打了四个时刻。题目设定为小表,我们假定到达后,如果开始执行,则很快能够执行完成。

答案:

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小结:

一、全局锁:
对整个数据库实例加锁。
MySQL提供加全局读锁的方法:Flush tables with read lock(FTWRL)
这个命令可以使整个库处于只读状态。使用该命令之后,数据更新语句、数据定义语句和更新类事务的提交语句等操作都会被阻塞。
使用场景:全库逻辑备份。
风险:
1.如果在主库备份,在备份期间不能更新,业务停摆
2.如果在从库备份,备份期间不能执行主库同步的binlog,导致主从延迟
官方自带的逻辑备份工具mysqldump,当mysqldump使用参数--single-transaction的时候,会启动一个事务,确保拿到一致性视图。而由于MVCC的支持,这个过程中数据是可以正常更新的。

一致性读是好,但是前提是引擎要支持这个隔离级别。
如果要全库只读,为什么不使用set global readonly=true的方式?
1.在有些系统中,readonly的值会被用来做其他逻辑,比如判断主备库。所以修改global变量的方式影响太大。
2.在异常处理机制上有差异。如果执行FTWRL命令之后由于客户端发生异常断开,那么MySQL会自动释放这个全局锁,整个库回到可以正常更新的状态。而将整个库设置为readonly之后,如果客户端发生异常,则数据库就会一直保持readonly状态,这样会导致整个库长时间处于不可写状态,风险较高。
二、表级锁
MySQL里面表级锁有两种,一种是表锁,一种是元数据所(meta data lock,MDL)
表锁的语法是:lock tables ... read/write
可以用unlock tables主动释放锁,也可以在客户端断开的时候自动释放。lock tables语法除了会限制别的线程的读写外,也限定了本线程接下来的操作对象。
对于InnoDB这种支持行锁的引擎,一般不使用lock tables命令来控制并发,毕竟锁住整个表的影响面还是太大。
MDL:不需要显式使用,在访问一个表的时候会被自动加上。
MDL的作用:保证读写的正确性。
在对一个表做增删改查操作的时候,加MDL读锁;当要对表做结构变更操作的时候,加MDL写锁。
读锁之间不互斥。读写锁之间,写锁之间是互斥的,用来保证变更表结构操作的安全性。
MDL 会直到事务提交才会释放,在做表结构变更的时候,一定要小心不要导致锁住线上查询和更新。

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有价值的问题:

1、Online DDL的过程是这样的:
(1). 拿MDL写锁
(2). 降级成MDL读锁
(3). 真正做DDL
(4). 升级成MDL写锁
(5). 释放MDL锁

(1)、(2)、(4)、(5)如果没有锁冲突,执行时间非常短。第(3)步占用了DDL绝大部分时间,这期间这个表可以正常读写数据,是因此称为“online ”

问题:如果第四步升级为MDL写锁的时候,这个表的MDL锁有其他事务占着,那么这个事务会阻塞,等到可以拿到MDL写锁是吧

答案:对。而且如果不幸一直拿不到,最后锁超时了,就只好回滚这个DD了操作

2、为什么session C之后的所有“读”请求都会被阻塞?毕竟session C还没加上锁

锁队列,一进去就开始影响后面的

3、在从库执行readonly 会不会影响主从复制,也就是说会不会导致从节点无法写入master提供的数据了

不会,readonly对super权限用户无效,执行binlog的线程是super权限

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自问自答:

1. MySQL从加锁范围上分为哪三类?
2. 全局锁加锁方法的执行命令是什么?主要的应用场景是什么?
3. 做整库备份时为什么要加全局锁?
4. MySQL的自带备份工具, 使用什么参数可以确保一致性视图, 在什么场景下不适用?
5. 不建议使用set global readonly = true的方法加全局锁有哪两点原因?
6. 表级锁有哪两种类型? 各自的使用场景是什么?
7. MDL中读写锁之间的互斥关系怎样的?
8. 如何安全的给小表增加字段?

(1). 非热点表:解决长事务;
(2). 热点表:在 alter table 语句里面设定等待时间。

9.做全库逻辑备份时,需要使用全局锁,方法有二:
(1). 有的表使用了不支持事务的引擎:使用FTWRL
(2). 所有的表都使用事务引擎的库:使用 mysqldump 带 -single-transaction 参数

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